专利名称：气－油增强缸的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种产力设备，尤其涉及一种用于向机械，比如夹具、夹持器、压力机或冲床提供较大力的气-油压力增强器。
背景技术：
很多系统利用了向封闭的充油腔室中插入棒来产生力的基本原理。数种所述油系统使用与螺纹连杆和螺母相连的多个钢质缸体部分。一种储油器可以容纳在钢质缸体部分之一内或安装于其外部。所述外部储油器经管道输送到所述增强缸内。当试图封装所述圆柱形组件且为安装所述外部储油器而提供空间和结构时，可能会出现困难。为了提供多种行程长度和动力行程，必须建造很多仅稍稍不同的部件，并保存在库存中。
因此，提供一种具有单体式矩形主体的、紧凑的气-油增强器是有利的。提供一种不需要外部储油器的装置也是有利的。
发明内容
本发明提供了一种压力增强器，使用液力放大系统上方的空气提供较大的输出力。根据本发明的一个方面，将棒材打入基本上不可压缩的流体的密封腔室中产生输出力。
根据本发明的另一方面，提供了一种紧凑的轻型压力增强器。
根据本发明的另一方面，在所述主体上加工了孔，用作内部流体储存器。
本发明的另一方面涉及具有内部端口的主体，以减小对外部流体线路的需求。
本发明的另一方面包括一种阻尼机构，限制压力增强部件相互之间的加速度。
从下文中提供的详细描述，本发明的其他应用将变得更为明显。应当理解，虽然详细描述和具体示例示出了本发明的优选实施例，但仅是出于示例说明的目的，而不是为了限制本发明的范围。
附图简要说明从详细描述和附图中，将能够更充分地理解本发明，其中
图1是根据本发明的原理的压力增强器透视图；图2是图1中示出的压力增强器的局部分解透视图；图3是图1中示出的压力增强器的另一局部分解透视图；图4是本发明的压力增强器主体的截面侧视图；图5是所述压力增强器的撞锤的局部截面侧视图；图6是根据本发明的启示构造的抗冲击组件的分解透视图；图7是所述抗冲击组件的截面图；图8是沿图4中示出的线B-B作出的所述主体的截面端视图；图9是沿图4中示出的线C-C作出的本发明的压力增强器主体的截面端视图；图10是沿图4中示出的线F-F作出的本发明的压力增强器主体的截面端视图；图11-14是示出了在工作过程中不同阶段各部件位置的本发明的压力增强器的截面端视图。
具体实施例方式
参照图1-3，附图标记10示出了根据本发明的启示构造的气-油压力增强器。压力增强器10用于仅使用较低压力(80至120psi)的压缩空气作为动力源而在从动端提供较大的输出力。通常，所述压力增强器的从动端连接于工具，比如夹具，铆锤或冲头，共同标为工具12。
压力增强器10通过使撞锤组件14前进和回缩使工具12与工件16啮合而工作。如下文中的详细描述，压力增强器10使用较小的作用力使工具12向工件16快速平移。一旦工具12接触工件16，压力增强器10在工具12和工件16之间产生很大的倍增作用力。在返回行程中，在压力增强器10中具有较大工作面积的活塞受压而使撞锤回缩，准备下一个工作循环。
如图1-4所示，压力增强器10包括连接于端帽20上的基本上矩形的单体式主体18。撞锤组件14位于主体18的第一腔24中。增强器组件26位于主体18的第二腔28中。第一腔24和第二腔28通过第一通道30互连。油活塞32位于主体18的第三腔34中。第三腔34与通道30垂直地液体连通。油填充口36从主体18的外表面延伸，且终止于第三腔34，使用户可以向由第三腔34限定的储存器中添加流体，而不需要拆卸压力增强器10。
撞锤组件14位于第一腔24中，且可以自由地轴向移动。键38位于主体18的第一端42上形成的槽40中。紧固件44使键38连接于主体18。键38与撞锤组件14啮合，用于避免撞锤组件14相对于主体18转动。
参照图2至5，撞锤组件14包括撞锤引导件46，撞锤48和抗冲击组件50。撞锤引导件46是基本上圆柱形的中空部件，优选由青铜制成。撞锤引导件46包括外螺纹的第一部分52和外径减小的第二部分54。密封件56位于第二部分54上形成的凹槽58内。密封件56啮合第一腔24的光滑孔部分60。第一腔24包括靠近主体18的第一端42的增大的螺纹部分62。撞锤引导件46的外螺纹部分52在螺纹部分62处连接于主体18。撞锤引导件46包括与键38和主体18的槽40对齐的槽64。
撞锤48是细长的部件，具有基本上圆柱形的主体66和增大的头部68。主体66包括位于与头部68相对端的螺纹突出端70。凹穴72轴向延伸经过头部68，进入主体66中。泄放组件74与凹穴72流体连通。泄放组件74可以使无意中捕获在凹穴72中的空气释放到大气中。内径密封件76位于撞锤引导件46的凹槽内，从而密封地啮合撞锤48的主体66。
撞锤48用作可滑动地位于第一腔24内的活塞。为了形成密封的活塞，密封件78和垫圈80位于头部68的前凹槽82内。高压密封件84位于位于头部68的后凹槽86内。
如图5，6和7所示，抗冲击组件50包括密封件挡圈88，密封件90和垫圈92。密封件挡圈88是基本上圆柱形的部件，具有螺纹外部分94，和直径小于螺纹外部分94的相邻前导部分96。孔98延伸穿过密封件挡圈88。密封件90座在与孔98共轴的沉孔100内。
垫圈92是基本上盘形的部件，具有与密封件挡圈88的孔98轴向对准的第一孔102。第二孔103基本上平行于第一孔102延伸。第二孔103用作缓冲刺穿型操作中产生的不需要的冲击的孔，在下文中将对此详细描述。
抗冲击组件50与形成于撞锤48头端内的沉孔104的螺纹部分螺纹啮合。密封件90和垫圈92限制在接近所述螺纹部分的沉孔104的无螺纹部分中。
如图8-11所示，密封件挡圈106螺纹装配在形成于第一腔24后端的台阶凹槽110中。沉孔112延伸穿过密封件挡圈106。密封件114位于沉孔112内，且当安装密封件挡圈106时密封在凹槽110内。可取的是，密封件114和密封件挡圈106分别组装，且作为一体连接于主体18。密封件挡圈106包括一对盲孔116，用于接纳一个工具(未示出)该工具用于在主体18上安装所述密封件挡圈和密封件组件而不需要使用卡环和卡环钳。密封件117密封了密封件挡圈106和主体18的外径。
增强器组件26包括连接于增强活塞120和阻尼垫圈122的增强棒118。紧固件124使增强棒118和阻尼垫圈122连接于增强活塞120。
增强活塞120包括具有环形凹槽128的主体126。密封件130位于凹槽128内，且与第二腔28的壁密封啮合。第二密封件挡圈132基本上与密封件挡圈106相同。第二密封件挡圈132在第二腔28最前端的台阶凹槽134内螺纹连接主体18。密封件136位于第二密封件挡圈132的沉孔内。密封件138位于第二密封件挡圈132上形成的外凹槽内，且与主体18啮合。增强活塞120包括圆柱形的凸起140，该凸起与端帽20一起用于减轻在返回行程中具有所述端帽的增强活塞的冲击，在下文中将对此详细描述。
增强活塞120可滑动地位于第二腔28中。增强棒118从第二腔28延伸穿过通道30进入第一腔24。在使用过程中，增强棒118可选择地进入撞锤48的凹穴72中。
油活塞32是基本上圆柱形的部件，具有第一对用于接纳一对密封件144的外部环形凹槽142。第二对环形凹槽146在油活塞32的每一端形成。轴承套筒148在第二凹槽146处连接于油活塞32。轴承套筒148优选由轴承材料构成，比如RULON(一种增强的PTFE复合物)，以保证油活塞32在第三腔室34内滑动。
端帽20通过螺纹紧固件150连接于主体18。端帽20包括第一端口152，第二端口154，和第三端口156。第一端口152与第三腔34流体连通。第二端口154延伸穿过端帽20且与第二腔28流体连通。端帽20的突出部158延伸进入第二腔28。第一通道160延伸穿过与第二端口154连通的突出部158。第一通道160的尺寸可以接纳增强活塞120的凸起140。密封件162位于第一通道160内，在增强器组件26的回缩过程中可选择地啮合凸起140。在突出部158上还形成孔164。孔164提供了在增强器组件26的回缩过程中流体溢出到第二腔28的平行路径。增强活塞120在突出部158上的冲击减轻了，因为凸起140与密封件162啮合，阻塞了第一通道160。此时，在端帽20和增强活塞120之间捕获的空气被迫经孔164逸出。所述限制性流动妨碍了增强活塞120的回缩速度。
参照图4，主体18包括与第三端口156流体连通的返回通道166。返回通道166提供了加压空气作用在增强活塞120的前面167和撞锤48的前面168的路径。具体而言，返回通道166与第一腔24连通，如图8所示。而且，返回通道166与第二腔28连通，如图9所示。
参照图11至14，现在将描述压力增强器10的操作。图11示出了处于完全回缩位置的撞锤组件14，增强器组件26和油活塞32。此时，应当认识到增强棒118密封地啮合第二密封件挡圈132的内径密封件114，但与密封件挡圈106的密封件分隔。因此，流体可以从第三腔34流入第一腔24和凹穴72。
为了使撞锤组件14沿前进方向开始运动，加压空气供至第一端口152，同时第二端口154和第三端口156向大气打开。加压流体作用在油活塞32上，使其如图12所示从右向左前进。基本上不可压缩的流体位于在油活塞32和撞锤48的头部68之间的第三腔34的一部分和第一腔24的一部分内。所述加压的不可压缩流体作用在撞锤48上，使撞锤48向前运动。在动作的第一阶段，撞锤48使用较低的作用力快速延伸，使工具12接触工件16。
一旦撞锤48接触工件，压力继续在第三腔34内增加。一旦到达预定的压力，第一端口152关闭，加压空气供至第二端口154。加压空气作用在增强活塞120的后面169上，致使增强器组件26如图13所示前进。在前进过程中，增强棒118啮合密封件挡圈106的内径。此时，开始压力增强，因为不可压缩流体捕获在第一腔24和凹穴72内。压力增强继续进行，同时增强棒118进入抗冲击组件50，如图13和14所示。
抗冲击组件50用于使可能发生在某些工艺，比如冲压或冲孔结束时撞锤48的不需要的加速度最小化。例如，在冲孔操作中，在材料变形的开始阶段，撞锤48施加的压力的阻力很大。然而，通常在材料最后2/3的厚度会快速断裂，对撞锤48施加的压力几乎没有阻力。在冲孔操作的这一最后部分，撞锤48具有相对于增强棒118加速的趋势，可能导致液压流体内部汽蚀、缸体过早磨损和/或密封件过早磨损。为了限制这些可能的负作用，抗冲击组件50密封地啮合增强棒118，形成凹穴72中的第一捕获体积和在第一腔24最末端部分的第二捕获体积。增强棒118可以进入凹穴72，但仅以由延伸穿过抗冲击组件50的所述孔确定的速度。类似地，增强棒118离开凹穴72的速度由通过抗冲击组件50的所述孔的不可压缩流体的流速限定。
图14示出了处于已经完成加工的完全前进位置的撞锤48和增强器组件26。加压空气供至第三端口156，同时第一端口152和第二端口154排气。如前所述，供给端口3的加压空气经返回通道166作用在增强活塞120的前面167和撞锤48的前面168上。一旦增强棒118越过密封件挡圈106，液压流体就从第一腔24转移到第三腔34。此时，撞锤组件14，增强器组件26和油活塞32将分别返回其完全回缩的位置，如图11所示。
油面指示器170位于第三腔34的前端附近。油面指示器170用于提示操作人员是向储油器中添加流体的时候了。磁铁172连接于油活塞32。当在使用过程中油从所述系统耗尽时，油活塞32可以在第三腔34中继续前进。当油活塞32前进到磁铁172接近油面指示器170时，指示灯亮而提示操作人员。在一个实施例中，所述指示灯断续亮灭以吸引操作人员的注意力。
可选的接近传感组件174包括纵向棒176和横向棒178。纵向棒176可滑动地位于基本上平行于第一腔24延伸的孔180内(图10)。横向棒178的一端连接于纵向棒176的颈缩部分182。横向棒178的相对一端位于横向延伸穿过撞锤48的孔184内。当撞锤48轴向平移时，纵向棒176和横向棒178也平移。接近开关186连接于主体18的孔180。纵向棒176包括沿纵向棒176的主体部分轴向延伸的解除部分188。解除部分188在纵向棒176的自由端有效地形成台阶190。当台阶190位于传感器头之一192附近时，产生信号。横向棒178的位置可以相对于纵向棒176调节，使用户可以使撞锤48的位置与接近开关186产生的信号相关联。
而且，前面的论述仅公开和描述了本发明的示例性实施例。本领域的技术人员从这些论述、附图以及权利要求书可以容易地认识到，可以作出多种变化、改进和变体，而不脱离如下面权利要求所限定的本发明的主旨和范围。
权利要求
1.一种提供力的压力增强器，所述压力增强器包含具有互相流体连通的第一、第二和第三腔的壳体，所述第一腔和第二腔基本上共轴地互相对准，所述第三腔位于相对于所述第一和第二腔偏移的位置；分别可滑动地位于所述第一、第二和第三腔内的第一、第二和第三活塞，所述第三活塞可选择地移动，而在所述第一和第三腔之间传输流体；以及连接于所述第二活塞的棒，所述棒可在前进和回缩位置之间驱动，所述棒可与密封件啮合，并可进入所述第一腔，而在所述第一活塞上产生放大的作用力。
2.如权利要求1所述的压力增强器，其特征在于所述第一和第二活塞可朝所述回缩位置选择性地驱动。
3.如权利要求1所述的压力增强器，其特征在于所述第三腔包含当所述棒啮合所述密封件时，与所述第一和第二腔分别密封的流体储存器。
4.如权利要求1所述的压力增强器，其特征在于所述壳体包括与所述第三腔流体连通的第一端口，与所述第二腔流体连通的第二端口，与延伸穿过所述壳体的返回通道连通的第三端口，所述返回通道与所述第一和第二腔连通。
5.如权利要求4所述的压力增强器，其特征在于对所述第一端口施加加压流体致使所述第三活塞和所述第一活塞朝所述前进位置移动。
6.如权利要求5所述的压力增强器，其特征在于对所述第二端口施加所述加压流体驱动所述第二活塞和所述棒向所述前进位置移动，从而放大了作用在所述第一活塞上的流体压力。
7.如权利要求6所述的压力增强器，其特征在于对所述第三端口施加所述加压流体致使所述第一活塞和所述第二活塞朝所述回缩位置移动。
8.如权利要求1所述的压力增强器，其特征在于还包括具有轴的接近传感器，所述轴可滑动地位于所述壳体的孔内且连接于所述第一活塞。
9.如权利要求8所述的压力增强器，其特征在于所述接近传感器可以输出指示所述第一活塞位置的信号。
10.如权利要求9所述的压力增强器，其特征在于所述轴可在与所述第一活塞相同的方向上移动。
11.如权利要求10所述的压力增强器，其特征在于所述接近传感器包括与所述轴和所述第一活塞互连的横向延伸轴。
12.如权利要求1所述的压力增强器，其特征在于还包括可产生指示所述第三腔内容纳的流体液面的信号的油面指示器。
13.如权利要求12所述的压力增强器，其特征在于所述油面指示器包括连接于所述第三活塞的磁铁，和可以检测在预定位置所述磁铁是否存在的传感器。
14.如权利要求1所述的压力增强器，其特征在于所述第一和所述第三活塞分别包括由第一流体作用的第一面和由第二流体作用、与所述第一面相对的第二面。
15.一种压力增强器，包含壳体；可滑动地位于所述壳体内的第一和第二活塞；连接于所述第二活塞的棒，所述棒可以在前进位置和回缩位置之间驱动，所述棒和第一密封件一起在至少部分由所述第一活塞限定的第一腔内捕获不可压缩流体，所述棒和第二密封件一起将所述第一腔分成两个腔室，所述第二密封件连接于所述第一活塞，所述第一活塞包括限制所述不可压缩流体在所述两个腔室之间的流动、以及限制所述第一活塞相对于所述棒的加速的孔。
16.如权利要求15所述的压力增强器，其特征在于还包括可滑动地位于所述壳体内的第三活塞，当所述棒与所述第一密封件脱开时，所述第三活塞可选择地驱动而迫使所述不可压缩流体进入所述第一腔。
17.如权利要求16所述的压力增强器，其特征在于所述腔室之一包括在所述第一活塞内形成的凹穴。
18.如权利要求17所述的压力增强器，其特征在于所述第一活塞一部分延伸越过所述壳体，所述第一活塞适于在工件上施加力。
19.如权利要求15所述的压力增强器，其特征在于还包括与所述棒协作的第三密封件，所述第三密封件位于所述壳体的第二腔内，所述第二活塞可在所述第二腔内滑动，所述第三密封件限制所述不可压缩流体进入所述第二腔。
20.一种操作具有壳体以及可在所述壳体内滑动的第一、第二和第三活塞的压力增强器的方法，所述压力增强器还具有位于所述第一和第三活塞之间的不可压缩流体和连接于所述第二活塞的棒，所述方法包含沿前进方向移动所述第三活塞，使所述不可压缩流体偏移，且沿所述前进方向驱动所述第一活塞；沿所述前进方向驱动所述第二活塞和所述棒，而将所述不可压缩流体的一部分捕获在包括所述第一活塞的腔中；以及使所述棒前进而在所述第一活塞上产生增强的力。
21.如权利要求20所述的方法，其特征在于移动所述第三活塞包括对所述第三活塞施加加压流体。
22.如权利要求21所述的方法，其特征在于驱动所述第二活塞包括对所述第二活塞施加加压流体。
23.如权利要求22所述的方法，其特征在于还包括在壳体内的储存器中储存多余的不可压缩流体，所述第三活塞接触所述多余的不可压缩流体。
24.如权利要求20所述的方法，其特征在于还包括使所述棒与阻尼装置啮合，限制所述棒相对于所述第一活塞的加速。
25.如权利要求24所述的方法，其特征在于所述阻尼装置包括限制所述不可压缩流体从所述阻尼装置的第一侧向第二侧的流速的孔。
全文摘要
一种用于产生较大的力的压力增强器，包括多个沿前进和回缩方向驱动的活塞。所述压力增强器包括具有用作内部流体储存器的腔室的主体。而且，阻尼机构限制了使用过程中压力增强器部件之间的相对加速度。
文档编号F15B11/032GK1637304SQ20041009499
公开日2005年7月13日 申请日期2004年11月18日 优先权日2004年1月6日
发明者埃德温·G·索顿, 史蒂文·J·斯普罗特贝里 申请人:Btm公司